JPS60201051A - 内燃機関の燃料噴射時期制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、内燃機関の燃料噴射時期制御装置に関する
。

（従来技術） 一般に、ディーゼルエンジンの燃料噴射ポンプにおいて
、エンノンの運転条件に応じた最適な燃料噴射蓋、噴射
時期を得るために、電子ｆｌｊ制御機（７４を備えたも
のが知られている（　ＳＡＥ　−７６０１２７。

特開昭４９−７１３２３等参照）。

第１図および第２図によって、従来装置を説明する。

第１図において、１はエアクリーナ、２は吸気管、３は
主燃焼室、４は渦流室、５はグローブラダ、６は噴射ノ
ズル、７は噴射ポンプ（旺細後述）８は排気管、９は吸
入負圧な生成させ、調節する絞υ弁、１０は絞り弁開度
を制御するダイヤフラム弁、１１は排気管８から吸気管
２へ還流するＥＧＲ封（胡′気還流址）を制御するＥＧ
Ｒ弁、１２及び１３は電磁弁である。また１４は負圧源
と外るバキュームポンプであシ、例えばグレーキサーポ
用のものと共用することが出来る。また１５はバキュー
ムポンプ１４から与えられる負圧から一定負圧をつくる
定圧弁、１６はバッテリ、１７はグロープラグ５への通
電を制御するグローリレー、１８は噴射ポンプ７の燃料
噴射量を制御するサー＋に回路、１９はグロープラグ５
への通電状態を表示するグロープラグである。また２０
はアクセルペダル位１１ｔ（踏角）Ｋ対応したアクセル
開度信号ＩＳＩを出力するアクセル開度センサ、２１は
クランク角の基準角度（例えば１２０°）ごとに基準パ
ルスＩＳ２を、単位角贋（例えば１’）ごとに単位パル
スＩＳ３を夫々出力するクランク角センサ、２２は変速
機がニュートラル（中立）位ｆｔ　Ｋあることを検知し
てニュートラル信号ＩＳ４を出力するニュートラルスイ
ッチ、２３は車速に対応した車速信号ＩＳ、（変速機の
出力軸の回転速度から検出）を出力する車速センサ、２
４はエンジンの冷却水温に対応した温度信号ＩＳ、を出
力する温度センサ、２５は噴射ノズル６が燃料噴射を開
始するごとに噴射開始信号ＩＳ、を出力するリフトセン
サであシ、例えば燃料圧力によって作動するスイッチ又
は圧電素である。その他、噴射ポンプ７の燃料噴射量を
制御するスリーブの位置に対応したスリーブ位置信号Ｉ
Ｓ、（詳細後述）やバッテリ電圧信号ＩＳ。

等の信号が用いられる。

また２７は制御装置であシ、例えば中央処理装置（ＣＰ
Ｕ）２８、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）２９、読み出
し書き込み可能メモ’）（ＲＡＭ）３０、人出力インタ
フェース３１等からなるマイクロコンピュータで構成さ
れている。

制御装置２７は、上記の各種センサから与えられる各信
号ＩＳ１〜ＩＳ、及び図示しないスタータスイッチ（ス
タータモータ作動時にオン）から与えられるスタータ信
号ＩＳ＋ｏやグロースイッチから与えられるグロー信号
ｌ５１１等の信号を入力しディーゼルエンジンを最適制
御するだめの各種の制御信号Ｏ８ｌ〜ｏｓ７を出力する
。

まず絞り弁開度制御信号Ｏ８＋とＥＧＲ制御制御分Ｏ８
２とはパルス信号であり、これらのパルス信号のデユー
ティを変えて電磁弁１２．１３をデユーティ制御するこ
とによシ、絞シ弁９の開度とＥＧＲ弁１１の開度とを制
御する。

また燃料遮断制御信号Ｏ８３は、噴射ポンプ７内の燃料
カット弁７５（エンジン停止用）の開閉を制御する。

また燃料遮断制御信号Ｏ８，と前記のスリーブ位１４信
号■Ｓ、とがサーボ回路１８に与えられ、両信号を一致
させるようにサーボ回路１８がサーｙＫ信号Ｓ１を出力
し、このサー＋ｌ？信号Ｓ！によってスリーブ位置を制
御することによシ、燃料噴射量が制御される。

次に、第２図は噴射ポンプ７の一例の断面図である。

第２図において、捷ず燃料は、ポンプ本体の入口３２か
ら機関出力ＩＩＩＩｉ］に連結したドライブシャフト３
３によシ駆動されるフィードポンプ３４　Ｋよって吸引
される。

フィードポンプ３４からの吐出燃料は、圧力調整弁３５
により供給圧を？ｌ１ｌｊ御されて、ポンプハウジング
の内部のポンプ室３６へと供給される。

ポンプ室３６の燃料は、作動部分の潤滑を行なうと同時
に吸入ポート３７を通って高圧プランヅヤボンブ３８に
送られる。

このポンプ３８のプランジャ３９１ｄ、ドライブシャフ
ト３３に連結したエキセントリックディスク４０に固定
されており、継手４１を介して、前記ドライブシャフト
３３によυ機関回転に同期して駆動される。

また、エキセントリックディスク４０は、機関シリンダ
数と同数の７エイスカム４２をもち、回転しながらロー
シリング４３に配設されたローラ４４をこの７エイスカ
ム４２が乗シ越えるたびに、所定のカムリフトだけ往復
運動する。

従って、プランツヤ３９は回転しながら往復運動をし、
この往復運動によって吸入ボー　ト３７から吸引された
燃料が分配ポート４５よｐプ′リパリバルプ４６を通っ
て前記第１図の噴射ノズル６へと圧送される。

この際、燃料の噴射量は、ブランツヤ３９に形成したス
ピルポート６２を被榎するスリーブ６３の位置によシ決
められるのである。例えば、スピルボート６２の開口部
がブランツヤ３９の右行によシ、スリーブ６３の右端部
を越えると、それまでプランツヤポンプ室６４内から分
配ボート４５へと圧送されていた燃料が、スピルボート
６２を通ってポンプ室３６へと解放されるので圧送を終
了する。

す々わち、スリーブ６３をプランジャ３９に対して右方
向に相対的に変位させると、燃料噴射終了時期が遅く碌
って燃料噴射、１６４がジ胃加し、逆に左方向ｅ（′＆
位させると燃料噴射終了時期が早まって燃料噴射量が減
少するのである。

上り己のスリーブ６３の位置制御は、サーボモータ６５
によって行なう。すなわち、サーボモータ６５の軸６６
には、ねじが形成されておシ、中心にねじ孔を肩する滑
動子６７が螺合されている。

この滑動子６’ｌこは、ビン６８を支点として回動自在
にリンクレバー６９が結合している。

リンクレバー６９は、支点７０を中心として回動自在に
取り付けられ、かつリンクレバー６９の先端部のビｌ？
ットピン７１を介してスリーブ６３を係止している。

し７こがってサーボモータ６５が正逆回転すると、滑動
子６７は左右に移動し、そのためリンクレバー６９が支
点７０を中心として回動し、スリーブ６３を左右に移動
させることになる。

サーｒＩ（モータ６５の制御は、燃料噴射量制御信号Ｏ
８４に応じてサーボ回路１８が出力するサーフＩ？信号
Ｓ、によって行なわれる。

したがってアクセルペダルと燃料噴射量との間には直接
の対応ＩＴｈ係はなくなる。すなわち、アクセルペダル
は、「加速したい」又は「減速したい」等の運転渚の意
志を１０１］御装随２７に伝えるだけの１・段とｆ！、
、！２　、　：１ｔｌＪ御装置２７が、その時の運転状
態に応じて最適の燃料噴射量を算出し、燃料遮断制御信
号ＯＳ、によって最適制御を行なうものである。

またサーボモータ６５の近傍に設けられたポテンショメ
ータ７２の軸は、歯車７３及び７４によってサーボモー
タ６５の軸６６と結合されているので、ポテンショメー
タ７２の信号はスリーブ６３の位置を示すことになる。

この信号が前記のスリーブ位ｔｊｉ信号ＩＳ８となる。

なお、電磁型の燃料カット弁７５は、前記の燃料遮断制
御信号Ｏ８３によって開閉制御され、処断時には吸入ボ
ート３７を閉釦して燃料を遮断することによシ、エンジ
ンを停止させるようになっている。

一方、燃料の噴射時期は、ローラリング４３によってフ
ェイスカム４２とローラ４４との相対位置を変化させる
ことによって自由に調節される。

口〜シリング４３は、ドライビングピン４７を介してプ
ランジャ４８と連結しでいる。

ただし、第２図においては、説明の便宜上からプランツ
ヤ４８のＩｌｌ＋　ｈ＝を９０’回転させ、また、フィ
ードポンプ３４の軸線も９０°回転させたものが同時に
図示しである。

プランツヤ４８を収めたシリンダ４９は、ケーシング５
０の内部に摺動自在に収装されておシ、シリンダ４９の
右端に油室５１、同じく左端に油室５２を区画形成する
。そして、シリンダ４９が右方に移動したとき油室５１
と端ｍ１高圧室５３とを連絡するためのオリフィス４９
ａと通路５０ａとが設けられている。

油室５１は、燃料通路５４によって他方の油室５２及び
フィードポンプ３４の吸込側と連通しておシ、かつ油室
５１と燃料通路５４との連通部にはオリフィス５０ｂと
電磁弁５５が設けられている。

またシリンダ４９のなかで摺動するプランツヤ４８の端
面高圧室５３には、オリフィス４８ａと通路５６を介し
てポンプ室３６の燃料圧力が導かれ、また反対側の低圧
室５７はフィードポンプ３４の吸込側に連通して負圧に
近い状態になるが、スプリング５８の弾性力でプランツ
ヤ４８を押し戻している。

ポンプ室３６の燃料圧力は、フィードポンプ３４の回転
速度に比例して上昇するので、図のようにオリフィス４
９ａが閉じられているときには、プランジャ４８はエン
ソン回転速度の上昇に伴って図面左方へと押され、これ
によってエキセントリックディスク４０の回転方向と逆
方向へローシリンダ４３を回動させるので、噴射時期は
回転速度に対応して早くなる。

またエキセントリックディスク４０の回転力をうけてシ
リンダ４９が図面の右側一杯に移動（このとき電磁弁５
５は開）すると、オリフィス４９ａと通路５０ａとを介
して油室５１と端面高圧室５３とが連通ずるので、電磁
弁５５を開閉させてやることによって端面高圧室５３の
圧力を制御することが出来る。したがって、噴射時期制
御信号Ｏ８゜によって電磁弁５５の開閉をデユーティ制
御すれば、噴射時期を電気的に制御することができる。

この噴射時期の制御方法としては、予め制御装置Ｒ２７
内に運転条件に適応した目標噴射時期（目標ｉＴと呼ぶ
）斜記憶させ、アクセル開度信号ＩＳｒと単位パルスｌ
５８（回転数信号）とに応じて目標ｉＴを読み出す。こ
の一方、噴射開始信号ＩＳ７から対応気筒の基準パルス
ｌ５２（上死点信号）までの時間を開側し、その時の回
転数からクランク角度を算出することによυ実際の噴射
時期（実測ｉＴと呼ぶ）を得る。そして、この目標ｉＴ
と実測ｉＴとの差（偏差）をめ、例５えばこの偏差を積
分し、適切な出力デユーティ値に設定した噴射時期制御
信号Ｏ８，を前記電磁弁５５に送る。

このようにして噴射時期を制御し、なお前記低圧室５７
内にはプランジャ４８の位置を検出する変位センサ（非
接触変位計等）６１が設けられ、この信号を制御装置２
７にフィード・ぐツクしてｉｌｆ制御精度の向上を図っ
ている。

しかしながら、このような従来装置にあっては、例えば
運転条件の変化によって噴射時期ＩＵ１」御イ６号Ｏ８
，のデユーティ値が切換った場合に、油室５１内の圧力
がすぐには変らず、設定値に整定するまで遅れが出てし
まう。

このため、加速時等には、アクセル開度に追従してエン
ジン回転が上昇するのに、噴射時期が相対的に遅れ、燃
焼の悪化を招くという問題があった。また、減速時にも
噴射時期が進角した−１まで応答遅れが生じ、燃焼の悪
化をＪｒ３いていた。

他方、エンジンを気圧の低い旨地等で運転する場合には
、空気密度が変わることから、低地とで最適な噴射時期
が異なってしまい、このため噴射時期の目標値等を補正
する必要を生じていた。

（発明の目的） この発明は、加減速時および高地等においても、燃料噴
射時期の的確な制御を行なえるようにした燃料噴射時期
制御装置の提供を目的としている。

（発明の構成） この発明は、第３図に示すように、エンジン回転数の検
出手段７６と、エンジン負荷の検出手段７７と、大気圧
の検出手段７８と、これらの検出値から燃料噴射時期の
目標値を演算する目標時期演算手段７９と、実際の燃料
噴射時期ン測定する実測手段８０と、この目標値と実測
値の偏差を演算する偏差演算手段８１と、この偏差に基
づいて前述したような燃料噴射ポンプの燃料噴射時期を
比例制御する噴射時期制御手段８２とを備える一方、エ
ンジン負荷の変化速度を検知する手段８３と、この変化
速度が所定値以上のときに、この変化速度とそのときの
大気圧とエンジン回転数とに応じて噴射時期制御手段８
２からの比例制御値を増減する補正手段８４とが設けら
れる。

エンジン負荷の変化速度から加減速状態が判断されると
共に、このとき噴射時期制御手段８２からの比例制御値
を増減することで、加減速時のような過渡運転時の噴射
時期の制御応答が早められるのである。

また、制御条件に大気圧を加えたことにより、定常運転
、過渡運転にかかわらず、高地等においても最適な噴射
時期に制御することが可能となる。

（実施例） 第４図、第５図は本発明の実施例をフローチャートにて
表わしたもので、その機能的な構成は第３図と同様であ
る。

まず１０１において、エンジン回転数検出手段７６とエ
ンジン負荷検出手段７７からのエンジン回転数Ｎとエン
ジン負荷αが目標時期演算手段７９に読込れ、このＮと
αから第６図に示される噴射時期ＭｉＴが選出される。

検出手段７６．７７としては、クランク角センナやアク
セル開度センサ等が用いられ、これらの信号よＪＮとび
をめる。

１０２．１０３では、基準大気圧における噴射時期Ｍｆ
Ｔの補正量ＧｆＴと、大気圧検出手段（圧力センサ）７
８からの大気圧Ｇに対応する補正係数にとが読込れ、目
標時期演算手段７９によｆｉ、１０４にて目標噴射時期
ｉＴ　＝　ＭｉＴ　＋ｋ　Ｘ　ＧｉＴが演算される。補
正１ＧｉＴはＮとαの関数として第７図に示すように、
＋＋ｌｉ正係数には第８回に示すように定められる。

１０５においては、燃料噴射時期の実測手段８゜からの
実際の噴射時期ｉＴｏと、目標噴射時期ｉＴとが偏差演
算子段８１に送られ、その偏差△ｉ’ｆ’−ｉ’ｌ”　
−ｉＴｏが演算される。実噴射時ルｊｉＴｏは第１図の
リフトセンサ２５およびクランク角センサ２１からの信
号よシ測定される。

この偏差ΔｉＴは、噴射時期制御手段８２にょシ、１０
６にてその絶対値が基準値δと比較され、基準値δよジ
４＼さいと１０７にて後述する７ラグＦＳが１に、太き
いと１０８にてフラグＦＳが０にセットされ、さらに１
０９〜１１２へ行く。

１０９〜１１２では、エンジン回転数Ｎおよび偏差ΔＩ
Ｔに対応して予め噴射時期制御手段８２に記憶された加
算側（遅角側）の比例制御値ＰＡ、減算側（進角側）の
比例制御値ＰＢおよび加算側の積分制御値ＩＡ、減算側
の積分制御値ＩＢが読出される。このＰＡ、ＰＢは第９
図、第１０図に示すように、ＩＡはＮと　ＩΔｉＴｌ　
の関数として第１１図に示すように設定される。

そして、このときの条件に合った制御値ＰＡ。

ＰＢ、ＩＡ、ＩＢに基づくデユーティ値りが、噴射時期
制御手段８２によシ第５図の２０１３にて演算され、２
０９にてそのデユーティ値りに応じた噴射時ノυＪ制御
信号Ｓが出力される。この制御信号Ｓは例えば第２図の
電磁弁５５に指令され、これによし定常運転時の燃料噴
射時期が制御される。このときのデユーティ値りの演算
例を第１２図（ａ）に示す。１辷だし、デユーティ値り
が大きいときほど噴射時期は遅角する。

次に、加減速運転の場合、１１３にて後述するフラグＦ
Ａが１（加速状態を示す）であれば１１４〜１１６へ行
き、０であれば１１７へ行き、同じく後述するフラグＦ
Ｄが１（減速状態を示す）であれば１１８〜１２０へ行
く。

１１４〜１１６では、補正手段８４が予めエンジン回転
数Ｎとエンジン負荷αの変化速度Δα（後述する）に対
応して定めた加速時における前記比例制御値ＰＡ、ＰＢ
の減少分ｑを読込み、さらに大気圧Ｇに対応した補正係
数ノを読込み、これらを釆算して補正制御値ＰＥを得る
。

１１８〜１２０では減速時における比例制御値ＰＡ、Ｐ
Ｂの増加分子を読込み、さらに大気圧Ｇに対応し／こ補
正係数ｍとによシ補正制御値ＰＦを得る。第１３図、第
１４図に減少分ｑと補正係数ｌの設定例を示す。

仁の補正制御値ＰＥ、ＰＦは噴射時期制御手段８２に指
令され、ここで第５図の割込みルーチン（例えば１０．
２４ｍ５ｃｉ毎に実行される）にしたがって、７５りＦ
’Ａが１であれば２０１から２０４，２０５へ行き、フ
ラグＦＡが０でフラグＦＤが１であれば２０１．２０２
から２０６，２０７へ行く。

２０４では噴射時期制御手段８２によシ、前記デユーテ
ィ値りから加速時の補正ｊｌｉｌＪ御値ＰＥが減算され
、この際２０５にてフラグＦＡが０にクリアされる。

２０６では、デユーティ値りから減速時の補正制御値Ｐ
Ｆ’が加算され、２０７にてフラグＦＤが０にクリアさ
れる。

そして、２０９にて、加速時には減算後のデユーティ値
りに応じた噴射時期制御信号Ｓが出力され、減速時には
加算後のデユーティ値りに応じた噴射時Ｊυ」制御信号
Ｓが出力される。第１２図（ｂ）に減速時における補正
制御値ＰＦのデユーティ値りへの加算例を示す。

なお、７ラグＦ’Ａ　、　ＦＤとも０であれば２０３へ
行き、このとき前記フラグＦＳが０であれば、第４図の
１０９〜１１２にしたがい２０８，２０９にて前述した
よりな噴射時期制御がなされる。もちろん、フラグＦＳ
が１であれば面前のデユーティ値りに保持され、１ハ射
制御信号Ｓは亥史されない。

２１０〜２２０の７０−は加減速状態を判断するもので
、２１０にて変化速度検知手段８３に工ンソン負荷（ア
クセル開度）αが読込れる。

このフローは上記フローの数回毎に実行され、２１１．
２１２にて上記フローの実行回数をカウントすると共に
、このカウント値よシ実行タイミングを判別する。

実行タイミングになれば２１３へ行って前記カウンタ値
がリセットされ、変化速度検出手段８３によυ２１４に
てそのときのエンジン負荷αとその前回に読込んだエン
ジン負荷α０との差Δα（変化速度となる）が演算され
る。

そして、とのΔαが正であれば２１５から２１６へ行き
、との△αが所定値ｅよシ大きいと加速状態を判断して
２１７にて前述したフラグＦＡが１にセットされる。ま
た、Δαが負であれば２１８に行き、所定値ｆよシ大き
いと減速状態を判断して２１９にて前述したフラグＦＤ
が１にセットされる。

なお、△αが所定値ｅ、ｆより小さければフラグＦＡ、
ＦＤともＯに保たれ、この後２２０にてαがα。に読み
かえられる。

即ち、定常運転時には、エンジン回転数Ｎとエンノン負
荷αと大気圧Ｇとに基づいて目標噴射時期ｉＴが演算さ
れ、実測値ＩＴｏとの偏差△ｉＴに応じた制御信号Ｓに
よシ、噴射時期が目標時期ｉＴとなるように比例積分制
御される。

したがって、大気圧Ｇが低い高地等においても最適な噴
射時期に制御することが可能となう、例えば第８図の補
正係数ｋにしたがい大気圧Ｇが１工（くなる（／Ｃつれ
噴射時期が進角される。高地等では空気密度が薄いため
エンジンの燃焼性が悪化するが、これにより燃焼期間が
長くなシ、と６地等で簀定した燃焼が確保はれるのであ
る。

一方、加速時や減速時にはエンジン負荷αの変化速度△
αにしたがって噴射時ＪＯＪの比例制御値が増減補止さ
れ、これに応じた制御信号Ｓによシ噴射時期が進角ある
いは遅角するように制御される。

加速時や減速時にはエンジン負荷等の変化に伴って目標
噴射時期ｉＴが急激に変化していくが、例えば加速状態
に入るとそのときの変化速度Δαに応じて噴射時期が進
角され、減速状態に入ると変化速度△αに応じて遅角さ
れるのである。

これによシ、過渡運転時に噴射時期の制御が遅れること
を防止でき、そのときの運転状態に適応した噴射時期に
応答良く制御することができる。

また、この場合も噴射時期は大気圧ＧＫ応じて補正され
、このため高地等における過渡運転時にあっても最適な
噴射時期に制御することができる。

この結果、常にエンジンの良好な燃焼状態を保つことが
でき、加速性能等の向上が図れる。

（発明の効果） 大気圧の低い高地および加減速時のような過渡運転状態
であっても、これらの条件に合せて噴射時期を応答良く
最適に制御することができ、良好　・な燃焼状態を維持
してエンジン性能を向上することができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電子制御式ディーゼルエンジンのシステ
ム図、第２図は燃料噴射ポンプの断面図、第３図は本発
明のクレーム対応図、第４図、第５図は本発明の実施例
を示すフローチャート、第６図〜第１１図、第１３図、
第１４図は各制御量、制御係数の設定例を示すグラフ、
第１２図（ａ）　、　（ｂ）はデユーティ値の演算例を
示すグラフである。 ７６・・・エンジン回転数検出手段、７７・・・エンジ
ン負荷検出手段、７８・・・大気圧検出手段、７９・・
・目標時期演算手段、８０・・・噴射時期実測手段、８
１・・・偏差演算手段、８２・・・噴射時期制御手段、
８３・・・変化速度検知手段、８４・・・補正手段。 特許出願人　日産自動車株式会社 岨 代理人　弁理士　後　藤　政　喜　ｊ へ（Ｎ　、５−■Ｑ　入り一＼ト−■ＩＱ％　Ｓ く 区　区 ｎ　寸 訣　鵬 ０　ζ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン回転数の検出手段と、エンジン負荷の検出手段
   と、大気圧の検出手段と、これらの検出値から燃料噴射
   時期の目標値を演算する手段と、燃料噴射時期を実測す
   る手段と、この目標値と実測値の偏差を演算する手段と
   、この偏差に基づいて燃料噴射時期を比例制御する噴射
   時期制御手段とを備える一方、エンジン負荷の変化速度
   を検知する手段と、この変化速度が所定値以上のときに
   、この変化速度とそのときの大気圧と１７７７回転数と
   に応じて前記噴射時期制御手段からの比例制御値を増減
   する補正手段とを設けたことを特徴とする内燃機関の燃
   料噴射時期制御装置。